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	<title>科学松鼠会 &#187; 老孙</title>
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	<description>让我们来剥开科学的坚果</description>
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		<title>银河系&#8220;连珠&#8221;？</title>
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		<pubDate>Sat, 31 Dec 2011 22:00:25 +0000</pubDate>
		<dc:creator>老孙</dc:creator>
				<category><![CDATA[天文]]></category>
		<category><![CDATA[2012]]></category>
		<category><![CDATA[原创]]></category>
		<category><![CDATA[超级黑洞]]></category>
		<category><![CDATA[银河系连珠]]></category>

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		<description><![CDATA[所谓的“银河对齐”或排列，只是一些迷信人士出于真诚或无知附会在玛雅文化上的误解，把“银河系中心黑洞”这个现代知识嫁接给古玛雅人而编造出来的谣言，随后被以讹传讹，越来越夸张。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：老孙</p>
<p>“2012年12月21日，地球、太阳和银河系中心的巨大黑洞将连成一线，黑洞强大的影响力将与太阳叠加，给地球带来难以想象的灾难。”天文学家已经证实，银河系中心确实存在一个质量超过太阳百万倍的超大黑洞，它真的会把地球撕裂吗？</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/12/7kl9zu.png"><img style="background-image: none; margin: 0px; padding-left: 0px; padding-right: 0px; display: inline; padding-top: 0px; border: 0px;" title="7kl9zu" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/12/7kl9zu_thumb.png" alt="7kl9zu" width="264" height="200" border="0" /></a></p>
<p>【流言】：1、“2012年，地球、太阳系和银河系的大黑洞连成一线，根据科学计算，三者连成一线需要25700年，当三者对齐时，地球磁场一定会受到强烈的影响。”2、“2012年12月21日那个时刻，地球、太阳、黑洞三者成为一条直线，后面黑洞的威力影响着太阳，使太阳如何如何。”</p>
<p>【真相】：所谓的“银河对齐”或排列，只是一些迷信人士出于真诚或无知附会在玛雅文化上的误解，把“银河系中心黑洞”这个现代知识嫁接给古玛雅人而编造出来的谣言，随后被以讹传讹，越来越夸张。</p>
<h1>几个基本概念</h1>
<p>银河：指在晴朗没有光污染的夏季夜空，我们肉眼可以看到星空中明显的“光带”。当然，随着城市光污染的加剧，很多人没有见过银河。</p>
<p>银河系：我们太阳系所在的盘状恒星集体，其中至少有2千亿颗恒星。在形态分类上，银河系是一个棒旋星系。</p>
<p>银道面：通过银河系中心，与银河系自转轴垂直的（无限大）平面。这是银河系的一个平均平面。</p>
<p>银道：银道面与天球相交的大圆。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/12/jwlf2y.png"><img style="background-image: none; margin: 0px; padding-left: 0px; padding-right: 0px; display: inline; padding-top: 0px; border: 0px;" title="jwlf2y" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/12/jwlf2y_thumb.png" alt="jwlf2y" width="604" height="691" border="0" /></a></p>
<p>【在远离城市光污染的地方，晴朗的夏夜可以看见壮丽的银河，最明亮的中心区域位于人马座方向。图片来源：TWAN。】</p>
<p>我们的地球围绕太阳运动，从我们地球上来看，太阳在天球上投影称为黄道。换句话说，黄道也是从太阳的位置看地球的运动轨迹。</p>
<p>太阳是银河系中一颗比较普通的恒星，位于银河系的“郊区”：银盘直径约10万光年，核心区直径约1.2万光年，太阳离中心2.6万光年。在北半球夏季的时候，地球位于太阳和银河系主体之间，因此夏季才能看到横贯夜空的壮观银河。</p>
<p>太阳也围绕银河系中心运动，围绕一周的时间约2.25～2.5亿年。太阳的轨道速度约217公里/秒。不过太阳并不是简单地绕转，而是同时伴随着在银道面垂直方向的运动，上下起伏，目前太阳正位于银道面上方约112光年。</p>
<h1>三点一线不容易</h1>
<p>三点一线，这就是我们军训时打靶，理论上实现起来并不困难，实际上却经常脱靶。首先，银河系的中心到底在哪，这一点并不确定。目前天文学家观测认为，人马座A*是银河系中心的黑洞所在，它的坐标是赤经17h45m40.04s，赤纬-29°00′28.1″。拿任何一张星图来看，我们就会发现，黄道位置总是在赤纬-25°以北。</p>
<p>这就是说，地球、太阳和银河系中心的黑洞，至少在目前若干年内，不会出现三点一线的局面。虽然12月太阳进入人马座，离人马座A*很近，但毕竟还是要差上几度。按照银河系中心到太阳的距离，偏了这么几度的话，实际偏差的尺度距离就要达到上千光年了。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/12/7z7zf7.png"><img style="background-image: none; margin: 0px; padding-left: 0px; padding-right: 0px; display: inline; padding-top: 0px; border: 0px;" title="7z7zf7" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/12/7z7zf7_thumb.png" alt="7z7zf7" width="504" height="497" border="0" /></a></p>
<p>【黄道（绿色）和银道（紫色）的交点根本就不是银心，因此太阳和地球决不会与银河系中心（箭头所指）三点连成一线。图片来源：scienceblogs.com。】</p>
<p>退一步说，就算看起来真的“三点一线”了，也不能说地球就被黑洞“瞄准”了，因为我们还得考虑“时间”这个因素。太阳在绕着银河系做圆周转动，速度高达217公里/秒，1400年就跑开1光年，并且它还在银道面上下玩跷跷板。若是银河系中心的黑洞开始发飙，不论是辐射还是引力，传播到地球都需要2.6万年。在这段时间内，太阳带着地球早就跑开近20光年，又脱靶了！</p>
<h1>超级黑洞可怕吗？</h1>
<p>“三点一线”并不能说明灾难从何而来，于是有些谣言传播者开始寻找科学“依据”，其中一则还煞有介事地引用了上海天文台沈志强博士对人马座A*的观测结果，宣扬这个黑洞“将对地球乃至整个太阳系产生重大而深远的影响”。</p>
<p>虽然没有明说到底会是什么影响，但是对于基本上都是电中性的天体来说，能够在天文距离上仍然发挥效用的，就只剩下引力这一种作用力了。作为死理性派，我们不妨来算上一算：</p>
<p>沈志强博士在一篇综述文章中指出，根据他们利用VLBI（甚长基线干涉仪）进行的观测，人马座A*目前只有用存在超大质量黑洞才能解释。黑洞的质量下限为40万倍太阳质量，上限可达到400万倍太阳质量。我们不妨取个上限，按400万倍太阳质量来计算。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/12/rwy40x.png"><img style="background-image: none; padding-left: 0px; padding-right: 0px; display: inline; padding-top: 0px; border: 0px;" title="Chandra's image (left) has provided evidence for a new and unexpected way for stars to form. A combination of infrared and X-ray observations indicates that a surplus of massive stars has formed from a large disk of gas around Sagittarius A* (illustration on right). According to the standard model for star formation, gas clouds from which stars form should have been ripped apart by tidal forces from the supermassive black hole. Evidently, the gravity of a dense disk of gas around Sagittarius A* offsets the tidal forces and allows stars to form. The tug-of-war between the black hole's tidal forces and the gravity of the disk has also favored the formation of a much higher proportion of massive stars than normal.<br />
" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/12/rwy40x_thumb.png" alt="Chandra's image (left) has provided evidence for a new and unexpected way for stars to form. A combination of infrared and X-ray observations indicates that a surplus of massive stars has formed from a large disk of gas around Sagittarius A* (illustration on right). According to the standard model for star formation, gas clouds from which stars form should have been ripped apart by tidal forces from the supermassive black hole. Evidently, the gravity of a dense disk of gas around Sagittarius A* offsets the tidal forces and allows stars to form. The tug-of-war between the black hole's tidal forces and the gravity of the disk has also favored the formation of a much higher proportion of massive stars than normal.<br />
" width="604" height="602" border="0" /></a></p>
<p>【银河系中心有一个质量约为太阳400万倍的黑洞，也就是箭头所指的人马座A*。图为钱德拉X射线天文台拍摄的银心X射线图像。】</p>
<p>我们知道，引力作用除了与天体质量成正比以外，还与距离平反成反比。太阳距离我们大约是1.5亿千米，光走8.3分钟即可抵达。银河系中心距离我们则是2.6万光年，是太阳距离的16亿倍。代入万有引力公式，我们可以计算得到：太阳作用在地球上的引力，是银河系中心超大黑洞作用在地球上引力的——6700亿倍！</p>
<p>换句话说，尽管银河系中心的黑洞看起来无比庞大，但由于实在距离太远，它作用在地球上的引力，大约只有太阳在地球上引力强度的万亿分之一。就算2012年12月太阳、地球和这个超大黑洞真的连成一线，也只不过是在地球平常所受的太阳引力上叠加了万亿分之一，完全可以忽略不计。</p>
<h1>会有其他影响吗？</h1>
<p>在一些活动星系当中，中心黑洞会在吞噬物质的同时形成强大喷流，有的甚至长达几百上千光年。但银河系并不是一个活动星系，中心的超大黑洞已经平静了许久。再退一万步说，即使银河系中心黑洞有一天重新活跃起来，这也跟太阳和地球是否与它连成一线毫无关联。毕竟，太阳只是银河系中2千亿颗恒星中的普通一星，不可能对整个星系中心的黑洞指手划脚。</p>
<p>【结论】：2012年冬至，所谓地球、太阳、银河系中心黑洞“对齐”这种现象根本不会发生。银河系超大黑洞对地球的引力影响，与太阳相比的话，也微弱到了完全可以忽略的地步。假如把“银河系中心黑洞”换成“人马座”，这种对齐每年都会发生，是最平常不过的事情——2012年也不会有什么不同。</p>
<p>参考文献：</p>
<p>1、 <a href="http://hi.baidu.com/localking001/blog/item/a3d3a031e9580c1c91ef392c.html">百度贴吧谣言贴</a></p>
<p>2、 <a href="http://astrobiology.nasa.gov/ask-an-astrobiologist/intro/nibiru-and-doomsday-2012-questions-and-answers">NASA太空生物学网站关于2012问答</a></p>
<p>3、 <a href="http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%BB%84%E9%81%93">维基百科“黄道”（中文）</a></p>
<p>4、 <a href="http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%8A%80%E9%81%93%E5%9D%90%E6%A8%99%E7%B3%BB">维基百科“银道坐标系”（中文）</a></p>
<p>5、 <a href="http://www.wuli.ac.cn/ch/common/view_abstract.aspx?file_no=20071206&amp;flag=1">沈志强《银河系中心超大质量黑洞》，《物理》杂志（中文）</a></p>
<p>6、 <a href="http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%93%B6%E6%B2%B3#.E7.B5.90.E6.A7.8B">维基百科“银河系”</a></p>
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		<title>被冤枉的托勒密——天文学史中流行的一个谬误</title>
		<link>http://songshuhui.net/archives/38959</link>
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		<pubDate>Sat, 12 Jun 2010 00:50:56 +0000</pubDate>
		<dc:creator>老孙</dc:creator>
				<category><![CDATA[天文]]></category>
		<category><![CDATA[原创]]></category>
		<category><![CDATA[哥白尼]]></category>
		<category><![CDATA[圆环套圆环]]></category>
		<category><![CDATA[开普勒]]></category>
		<category><![CDATA[托勒密]]></category>

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		<description><![CDATA[大多数人相信，科学是进步的，科学也是一直在进步的，一种新的学说能够替代旧有的理论，肯定在各个方面都比前面的要好。为了证明这种“进步”，人们往往会附会各种“有趣”的故事来加以佐证。托勒密和哥白尼之间，就被人们这样“证明”过，即使历史并非如此。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：老孙</p>
<p>大多数人相信，科学是进步的，科学也是一直在进步的，一种新的学说能够替代旧有的理论，肯定在各个方面都比前面的要好。为了证明这种“进步”，人们往往会附会各种“有趣”的故事来加以佐证。托勒密和哥白尼之间，就被人们这样“证明”过，即使历史并非如此。</p>
<p>对天文学感兴趣的人大都会知道托勒密的名字，他是古希腊天文学的集大成者，他的著作《天文学大成》，这部著作在一千多年中都被奉为至典，阿拉伯天文学家称之为《至大论》（Almagest）。他的基本观点就是地心说，即五大行星和太阳、月亮都在围绕地球运动。古希腊人认为圆是最完美的图形，作为最完美的宇宙，其运动也应该是圆形的。托勒密发现，虽然七曜的轨迹不是圆形，却可以看作圆的组合：行星在一个小的圆上运动（称为本轮），而本轮的中心又在一个称为“偏心均轮”的大圆上运动。之所以叫做偏心均轮，因为地球并不是在均轮的中心上，而是略有偏在中心的一侧，另外还引入一个点叫“等分点”，位于均轮中心的另一侧，行星运动在均轮上并不是匀速的，但相对于等分点的角速度却是均匀的。这就解释了为什么行星的轨道和速度相对于地球不对称,当行星离地球较远时，速度也相对比较慢，反之则比较快。这个学说就是“托勒密体系”。</p>
<p>今天看来，托勒密的方法很繁琐，也不够美观，甚至当时的人也不太满意，因为托勒密的设计方案实际上违反了“匀速圆周运动”这个“完美原则”。托勒密本人对此也怀有歉意，但他仍然坚持了这个世纪，因为这样能够推算出行星的复杂运动，起作用比形式上的美观更为重要。</p>
<div class="wp-caption alignnone" style="width: 316px"><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/06/tlm.jpg"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/06/tlm-682x1024.jpg" alt="" width="306" height="470" /></a><p class="wp-caption-text">托勒密，古希腊天文学之集大成者。注意图中托勒密头上的王冠，这是因为画家将天文学家托勒密和当时希腊化时代埃及统治者托勒密王朝弄混了。</p></div>
<p>接下来，传说就出现了。传说随着时间的推移，陈旧的托勒密体系的误差越来越大，后人（阿拉伯和欧洲的天文学家）在本轮（小圆）之上有增加了更小的圆，然后又增加了更多的圆……1969年版的《大不列颠百科全书》（Encyclopedia Britannica）还说，到了13世纪的葡萄牙国王阿方索十世（Alfonso X）的时代，每一颗行星都需要40～60个小圆来进行轨道修正！传说当阿方索十世国王去看望正在编制《阿方索星表》（Alfonsine Tables）的天文学家时，这位领导风趣地说，如果上帝创造世界时他也在场，那么他一定会建议上帝做点改进。（"If I had been present at the creation of the world I would have proposed some improvements."）</p>
<p>托勒密体系“圆环套圆环娱乐城”的方案失败了，于是需要一位英雄来救场，哥白尼的日心说就这样横空出世，他把宇宙的中心从地球（的旁边）移到最大最亮的太阳上，并且恢复了“完美的圆形”这一古希腊的最高准则。不过为了解决行星运动的不规则问题，哥白尼还是用到了一系列的本轮和小本轮，一共是34个圆。</p>
<p>30&lt;40，现在流行的故事在这里开始欢呼，看，哥白尼体系多简单，哥白尼多伟大。</p>
<div class="wp-caption alignnone" style="width: 278px"><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/06/cash.jpg"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/06/cash.jpg" alt="" width="268" height="302" /></a><p class="wp-caption-text">   波兰钞票上的哥白尼头像</p></div>
<p>这个传说很“喜闻乐见”，却完全冤枉了托勒密。不错，哥白尼的日心说是科学和人类认识世界的一大胜利，但哥白尼的伟大，并不在于多少个“圆”。哈佛大学科学史系主任、天文学和天文学史教授欧文·金格里奇（Owen Gingerich）在闲暇之余，利用计算机计算了中世纪行星的位置，包括13世纪的《阿方索星表》和1532年的施特夫勒（Johannes Stöffler）的《星历表》（Ephemeridum opus），惊异地发现，这两份曾经得到广泛应用的星表竟然都是依据托勒密学说，其中绝对没有任何关于本轮叠加的证据。换句话说，托勒密体系直到哥白尼时代仍在应用，并没有比托勒密原本的版本多出点什么。</p>
<p>金格里奇进一步的研究表明，在没有计算机也没有计算尺的时代，《阿方索星表》的全部计算过程依赖于托勒密所发明的一个精巧的逼近法，以此来处理一个均轮上单一本轮的计算。而由于数学发展水平的限制，中世纪的数学家们根本不可能应付多重本轮的计算。</p>
<div class="wp-caption alignnone" style="width: 269px"><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/06/model.gif"><img src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/06/model.gif" alt="" width="259" height="250" /></a><p class="wp-caption-text">       托勒密的行星运动模型</p></div>
<p>然而上面那个“传说”来自何处呢？金格里奇发现，其根源可能来自哥白尼在1514年前后所撰写的一份日心说初步介绍，即所谓的《纲要》（Commentariolus），这个小册子曾经从人们的视野中消失，在1880年左右才被重新发现。在这份《纲要》中，哥白尼在描述了行星运动的复杂性之后，曾经欣慰地说：“看哪！只需要34个圆就可以解释整个宇宙的结构和行星的舞蹈了！”这句话似乎是哥白尼在为自己的简化工作而欢呼，那么，作为被“革命”的对象，托勒密体系应该要用更多的圆吧。有了“新的一定比旧的好”的心理暗示，流言可能就这样悄悄地在酝酿中。</p>
<p>1969年版的《大不列颠百科全书》做出了这样的结论：“在存在了一千年以后，托勒密体系失败了；它的几何学上时钟般的结构变得让人感到难以置信的繁琐，效能上也没有令人满意的改进。”但当金格里奇向编辑们求证这个条目的真实性时，编辑们却闪烁其辞，说这一条目的作者早已去世，“本轮上加本轮”的出处究竟是哪里，他们一点线索也没有。</p>
<p>实际上，后人可能误会的哥白尼在《纲要》中所表达的欣喜，他可能并不是为自己在圆的数目上“打败”了托勒密体系而欢呼，而是说，尽管天上的现象看起来很复杂，但用他的日心说理论，不但可以自然地解释行星运动的复杂现象，而且用34个圆（具有古希腊所认为的圆的完美性）就可以定量地建立计算模型。他在为自己解释了“上帝的意图”而欢呼！</p>
<p>哥白尼体系自有它的伟大之处，因而迅速得到有见识的天文学家的认同。在哥白尼体系中，太阳这个“光明之源”位于中心位置，行星（包括地球）按照轨道的大小和运动速度的快慢排列起来，形成了有序的体系，使宇宙呈现和谐的特性。托勒密体系中难以解释的水星和金星为什么只能出现太阳附近，而火星等经常会出现“逆行”等问题，在哥白尼体系中都成为自然的结果，宇宙规律如此简单明晰！</p>
<p>因此爱因斯坦赞叹道：“哥白尼的这个伟大的成就，不仅铺平了通向近代天文学的道路；而且也帮助人们在宇宙观上引起了决定性的变革。一旦认识到地球不是世界中心，而只是较小的行星之一，以人类为中心的妄想也就站不住脚了。这样，哥白尼通过他的工作和他的伟大的人格，教导人们要谦虚谨慎。”（《在哥白尼逝世410周年纪念会上的讲话》）</p>
<p>今天我们知道，哥白尼最初所设计的“日心说”其实也并不是十分完美，他不但继承了“均轮—本轮”的思路，沿袭了匀速圆周运动的思想（实际上伽利略也有同样的想法），直到开普勒推算出了火星轨道应该是椭圆，哥白尼体系才在实用效果上战胜了托勒密体系。哥白尼体系的确立，并不仅仅是哥白尼的功劳，也是第谷、开普勒、伽利略等一批杰出的天文学家的贡献。</p>
<p>关于托勒密体系“圆环套圆环”的谬误传说的流行，可能就是这样一个“善良的附会”和“美丽的误会”。但对于托勒密和中世纪兢兢业业的天文学家们来说，可真冤枉死了！</p>
<p>主要参考资料：</p>
<p>欧文·金格里奇. 无人读过的书——哥白尼《天体运行论》追寻记. 王今，徐国强，译. 北京：三联书店，2008年4月.</p>
<p>（本文已发表于《现代物理知识》2010年第2期）</p>
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		<title>智慧树的果子（之一）</title>
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		<pubDate>Fri, 07 May 2010 11:28:40 +0000</pubDate>
		<dc:creator>老孙</dc:creator>
				<category><![CDATA[八卦]]></category>
		<category><![CDATA[利玛窦]]></category>
		<category><![CDATA[原创]]></category>

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		<description><![CDATA[1610年5月11日，大明万历三十八年，一位身穿中式儒服，留着长须的西洋人在北京溘然长逝，享年五十八岁。他死后由万历皇帝御准，赐葬于平则门外二里沟，葬礼由徐光启主持。这个人就是被称为“泰西儒士”的耶稣会传教士利玛窦。
他在华居住长达二十七年，为中国带来了欧洲先进的数学、天文、地理等科学知识和哲学思想，同时他学习汉语，以学问同中国士人订交，研究并翻译中国典籍，第一次向西方世界介绍东方还存在一个具有高度文明的古国。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：老孙</p>
<p><span style="font-family: 宋体; font-size: medium;"><strong><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/05/利玛窦像.jpg"></a><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/05/利玛窦像.jpg"><img class="alignleft size-medium wp-image-37601" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/05/利玛窦像-226x300.jpg" alt="利玛窦像" width="186" height="215" /></a></strong></span><strong>智慧树的果子——写在参观利玛窦逝世400周年纪念展后</strong></p>
<p>1610年5月11日，大明万历三十八年，一位身穿中式儒服，留着长须的西洋人在北京溘然长逝，享年五十八岁。他死后由万历皇帝御准，赐葬于平则门外二里沟，葬礼由徐光启主持。这个人就是被称为“泰西儒士”的耶稣会传教士利玛窦。</p>
<p>利玛窦在华居住长达二十七年，为中国带来了欧洲先进的数学、天文、地理等科学知识和哲学思想，同时他学习汉语，以学问同中国士人订交，研究并翻译中国典籍，第一次向西方世界介绍东方还存在一个具有高度文明的古国，从而使中国文化深刻影响了欧洲。日本研究者平川佑弘称他为“人类历史上第一位集欧洲文艺复兴时期的诸种学艺和中国四书五经等古典学问于一身的巨人”。</p>
<p><span style="font-family: 宋体; font-size: small;"><strong>亚平宁故乡</strong></span></p>
<p>利玛窦，原名马提欧·利奇（Matteo Ricci），1552年10月6日生于意大利马切拉塔城（Macerata），利奇家族是城中名门贵族。今天的马切拉塔城有新城和旧城之分。旧城位于两条河流中间的山丘上，保留有许多中世纪的建筑，城中第一所大学建立于公元1290年。</p>
<p>利玛窦出生时的意大利依然是文艺复兴的重镇，天才辈出，但已经接近辉煌的尾声，拉斐尔已经在三十二年前辞世，米开朗琪罗虽然还在雕刻大理石，但已经是惧怕死神、烦恼日多的八十老者，文艺复兴的昂扬精神已经不复存在，就连人们的信仰也处在危机之中。</p>
<p>当时的意大利在政治上由西班牙控制，但在宗教上教皇仍然是最高权威。教皇国已经存在了近千年，鼎盛时期的教皇曾统治了欧洲，连各国君主登基也需要经过教皇的认可。此时的《圣经》是用拉丁文书写的，只有受过教育的教士才能阅读和解释，教会由此掌握了人们的精神生活。教会的富有和腐败、赎罪券和臭名昭著的宗教裁判引起的各国的强烈不满。1517年德国的神学博士马丁·路德在维滕堡大学的教堂门上贴出了自己的质疑，主张“因信称义”，每个人都能因为真诚的信仰获得灵魂的救赎，不需要教会的繁文缛节，从引起了“雪崩”反应，北方国家纷纷成立“新教”，拒绝承认教皇的权威。</p>
<p>作为对宗教改革运动的因应，在天主教国家也兴起了“反宗教改革运动”，天主教领袖们组织各种修会探讨改革教会事务，其中最为精锐的一派就是依纳齐奥·罗耀拉（Ignacio de Loyola）组织的耶稣会（Society of Jesus）。Society在拉丁文中的意思是“军队”，耶稣会就是耶稣基督在俗世上的军队。罗耀拉创立耶稣会的目的不仅在于成员自身的心灵修养，而且还包括他人的灵性塑造。耶稣会致力于通过传教和从事教育工作“弘扬上帝荣光”，会员的选择标准，除了具有神学学位之外，还必须获得一门人文或科学课程大学文凭。因此耶稣会以宗教和人文教育闻名欧洲和海外，创办许多所大学和教育机构，因而具有强烈的人文主义色彩。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/05/马切拉塔大学的礼堂.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-37605" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/05/马切拉塔大学的礼堂.jpg" alt="" width="500" height="335" /></a></p>
<p>耶稣会的成立对利玛窦和他的家乡也产生了影响。马切拉塔市有一位名叫奔切别尼的德高望重的老师，他于1559年辞去学校职务加入耶稣会，学生家长们苦苦挽留，最后和耶稣会罗马总部达成协议，市民们筹资在马切拉塔市开办一所耶稣会学校，而教会将指派奔切别尼去该校执教。这所学校于1561年开办，培养了许多著名的耶稣会士，他们“雄飞五洲”，其中不少人奔赴印度、澳门、中国大陆和日本等地传教，体现了耶稣会“世界主义”的远大理念。</p>
<p>利玛窦青少年时代就在耶稣会学校读书，16岁时来到罗马学习，1571年加入耶稣会，1572~1577年受业于罗马学院。和众多的耶稣会士一样，利玛窦在罗马受到了文艺复兴以来新兴的自然科学和人文主义的熏陶（当时的意大利在欧洲是最负盛名的），对于传统的“七艺”（ 逻辑、语法、修辞、数学、几何、天文、音乐）也毫不懈怠，这让他得以在北京向宫廷乐师传授西洋琴的弹奏技巧和宗教乐曲。除了拉丁语，利玛窦还学习了希腊语，并到西班牙、葡萄牙旅行时和当地人交往，掌握了这两国语言。学习语言的天分对于利玛窦在中国的传教事业起到了关键作用。</p>
<p><span style="font-family: 宋体; font-size: x-small;"><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/05/现行公历的制定者德国天文学家克拉维乌斯.jpg"><img class="alignleft size-full wp-image-37606" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/05/现行公历的制定者德国天文学家克拉维乌斯.jpg" alt="" width="138" height="200" /></a></span></p>
<p>利玛窦在罗马学院授业恩师中最为著名的，当属格里高利历（即现行公历）的制定者克拉维乌斯（Christopher Clavius，1538—1612）。</p>
<p>克拉维乌斯是德国数学家、天文学家，1555年加入耶稣会，1565年开始终身执教于罗马学院。虽然他是哥白尼天文学说的坚定反对者（这也是教会一度“政治正确”的官方态度），但这并不妨碍他对凯撒于公元前46年颁布的儒略历进行改进，并一直沿用至今。</p>
<p>克拉维乌斯是天文观测家第谷的挚友，比他小8岁的伽利略也对他非常尊敬，和他讨论过望远镜中的新发现。利玛窦启程前往东方传教士，就随身携带着克拉维乌斯注解的欧几里德《几何原本》。罗马学院所传授的天文、历算知识，使利玛窦及后来的汤若望、南怀仁等耶稣会士受到明清两代朝廷的重用，虽然他们在西方称不上是科学家，却把最新的科学知识带到了东方。</p>
<p>1577年，25岁的利玛窦和东方传教团的同伴一起告别了罗马，在出发前他们接受了教皇格里高利十三世的祝福。在离开这个被他称为“母巢”的城市时，利玛窦感觉他将永别这片生他养他的土地了。行色匆匆的他甚至没有返回家乡看望父母，自那以后，世界成为他的家。<br />
<div class="editornote"><p><br />
<strong> 注释1：</strong>关于基督教会的称呼，在中国比较混乱。在西方，信奉上帝和耶稣的都称为基督教（基督Christ的意思是“救世主”，指上帝之子耶稣；犹太教则只信奉上帝），东西罗马帝国的分裂形成了东正教和天主教，16世纪马丁·路德宗教改革后又从天主教中分裂出新教，新教中又有各种派别，互不统属，如路德宗、加尔文宗、英国国教等。中国大陆一般将新教称为基督教；中国教会不承认国外教会团体的领导，实行“自治、自养、自传”的原则，官方组织为基督教三自爱国教会（即新教）和中国天主教爱国会。</p>
<p>欧洲教会的分裂也给历法带来了混乱，1582年教皇格里高利十三世在克拉维乌斯协助下颁布了更为科学的新历法，新教和东正教国家却拒绝采用，拖延了很久才陆续承认新历法，比如俄国的1917“十月革命”实际是发生在格里高利历的十一月，十月是儒略历的算法，第二年俄国才接受格里高利历。</p>
<p><strong>注释2：</strong>儒略历，名字来自罗马共和国执政官儒略·凯撒（Julius Caesar），他采纳希腊数学家索西琴尼的算法，取回归年长度为365.25天，一年设12个月，四年一闰，平年365天，闰年在二月底增加一个闰日。儒略历采用的回归年比实际要长11分14秒，128年就差一天，到利玛窦的时代和实际情况已经相差10天之多，因此于1582年被格里高利历所取代。</p>
<p><strong>注释3：</strong>格里高利历，由罗马教皇格里高利十三世颁布，取回归年为365.2425天，接近现代平均值365.24219天，每3300年才差一天。格里高利历每四百年设97个闰年，即每四年在二月底加一天，但不能被400整除的世纪年（如1900）不是闰年。格里高利历和儒略历都采用基督纪年，即以传说中耶稣诞生那一年为元年。公元纪年标记为AD（公元“后”，拉丁文Anno Domini即“主的生年”）和BC（公元前，Before Christ），目前美国出版的历史书中很多改用CE（Common Era，即公元）和BCE（Before Common Era，即公元前），这是为了避免非基督教人士的反感，基督教人士也可以将C解释为Christ。 </p></div></p>
<p>链接：<a href="http://www.douban.com/event/11557994/" target="_blank">上海博物馆利玛窦逝世四百周年特展</a>（4月3日~5月23日）</p>
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		<title>[新生]我们都是星星的孩子</title>
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		<pubDate>Fri, 19 Mar 2010 06:15:31 +0000</pubDate>
		<dc:creator>老孙</dc:creator>
				<category><![CDATA[专题：新生]]></category>
		<category><![CDATA[原创]]></category>
		<category><![CDATA[天文]]></category>
		<category><![CDATA[新生专题]]></category>

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		<description><![CDATA[2009是生物学家和天文学家的狂欢之年。

生物学和天文学的“瓜葛”，从400年前就开始了。达尔文赖以观测生物微观结构的显微镜，最初就是伽利略发明的；400年后的今天，天文学家又告诉我们：其实生命，包括我们自己，也都是星星的孩子。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：老孙</p>
<p>2009年12月30日下午，我给<a href="http://songshuhui.net/archives/author/starryguo" target="_blank">Starryguo</a>打电话，才得知他已于当天上午7点喜获一女，这个松鼠宝宝还真会挑时间，赶着送给她那位天文爱好者老爸送一份2009年最具份量的礼物。</p>
<p>2009是生物学家和天文学家的狂欢之年。达尔文诞生200周年、《物种起源》发表150周年、还有伽利略开创望远镜天文学400周年纪念从年初继续到年尾。</p>
<p>不过，生物学和天文学的“瓜葛”，从400年前就开始了。达尔文赖以观测生物微观结构的显微镜，最初就是伽利略发明的；400年后的今天，天文学家又告诉我们，其实生命，包括我们自己，也都是星星的孩子。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/hengxing.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-35238" title="hengxing" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/hengxing.jpg" alt="" width="600" height="388" /></a></p>
<p>（图说：恒星的演化提供了生命的物质基础）</p>
<p><strong>1.  19世纪关于太阳发光的讨论</strong></p>
<p>在遥远的古代，太阳就被封为威力巨大的神灵，直到今天，幼儿园的小朋友都会念“万物生长靠太阳”。不过，科学地认识太阳的本质，却是晚近才发生的事情。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/我们的太阳.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-35242" title="taiyang" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/我们的太阳.jpg" alt="" width="529" height="500" /></a></p>
<p>1833年，由音乐家转行的天文学家赫歇尔（Herschel，他发现了天王星）在他的著作《天文学》（Treatise on  Astronomy）中热情洋溢地表达了这个观点：</p>
<p>“阳光是地球表面几乎所有运动的最终根源。阳光带来的热量产生了风，由于阳光的“生气”，无机物转变成了植物，并进一步支持动物和人类的活动；在煤层中，阳光的动能效率沉积下来又能够为人类所用。”</p>
<p>歌颂归歌颂，对于阳光从哪里来，与赫歇尔同时代的科学家们始终不能肯定。追问太阳如何发光，其实也就是问太阳的年龄是多少，这两个问题其实是同一个。这个问题的难度，在于人们很难解释太阳发出的巨大能量。在一个平常的夏日，把边长为1厘米的冰块放在阳光下，大约40分钟就可以完全融化（这里是粗略的估算），让我们假想一下，假如有一个厚度为1厘米，半径为1.5亿公里（地球到太阳的距离）的冰壳，包裹在太阳周围，这个庞然大物也将在40分钟内瓦解冰消。什么样的物理机制能够散发如如此之多的热量？</p>
<p>19世纪的物理学家们最熟悉的，也是宏观上最常见的力就是伟大的牛顿爵士提出的引力作用。1855年德国柯尼斯堡大学的生理学教授亥姆霍兹（Helmholtz）在一次颇有影响的演讲中，提出太阳辐射的巨大能源来自巨大质量的引力收缩，引力能转化为热能，然后导致太阳发光。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/开尔文1.jpg"><img class="alignleft size-full wp-image-35235" title="kaierwen2" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/开尔文1.jpg" alt="" width="145" height="200" /></a>同年，开尔文勋爵也提出了他的观点，他基本同意亥姆霍兹，只是在具体机制上略有不同，他认为阳光是由于不断地有彗星撞击到太阳上，这些彗星的引力能产生了太阳所必须的热能。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/开尔文.jpg"></a><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/开尔文.jpg"></a>物理学家们很清楚，要想发光，就必须为太阳提供能源，这是19世纪热力学家们的共识，根据开尔文勋爵提出的热力学第二定律，热量会自发地从热的物体流向冷的物体，很显然，如果没有外来的能源供应，太阳、地球都会逐渐冷却，生命就无法继续在地球上生存。开尔文勋爵是热力学的主要奠基人之一，他的观点在科学界拥有举足轻重的地位。</p>
<p>与物理学家们关心太阳发光机制有所不同的是，生物学家和地理学家们关心的是太阳光的效应，他们所擅长的，是从各种生物、地理现象出发，推算这些现象所持续的时间，也就是地球以及太阳的年龄。</p>
<p>1859年，达尔文在他发表的《物种起源》第一版中对地球的年龄做了一个粗略的估算，他估算了一下由于腐蚀作用，要多长时间才能形成英格兰的威尔德峡谷（Weald），他算出的威尔德峡谷的“剥蚀时间”大约是3亿年，显然在这3亿年里，足以在地球上产生名目繁多的物种。正如赫歇尔说的，阳光是生命和地理现象进化的动力，达尔文估算为地球的年龄，也为太阳的年龄提供了一个下限。</p>
<p>不过达尔文的自然选择理论遭到了开尔文勋爵的坚决反对。虽然天文观测表明没有那么多的彗星来支持开尔文的理论，不过开尔文把他的理论修正为引力能量来自于太阳形成时所吸收的彗星。1862年，开尔文自信满满地宣称：</p>
<p>“彗星理论无疑是正确的，它对于太阳热能的解释是毋庸置疑的，其理由如下：（1）除了化学反应的理论之外，没有任何一种自然的解释值得考虑；（2）化学反应的效率比较低，即使最强的化学反应的能量也不足以解释太阳热能，太阳质量所能产生化学能只能让太阳发光3000年；（3）彗星理论支持太阳寿命为两千万年以上，这不存在什么困难。”</p>
<p>开尔文根据太阳的质量和直径，计算了这样一个物体所能够辐射出来的引力能，估计的太阳寿命约为三千万年，从而对达尔文对于地球寿命超过3亿年产生了怀疑，进而认为达尔文所谓的“自然选择”也是不太可能实现的。</p>
<p>19世纪许多科学家对地球和太阳的年龄进行了估算，理论物理学家们根据当时所知道的能量类型的估算，太阳寿命至多为千万年的量级，而地理学家和生物学家们则认为，为了产生地理学的变化和生物进化所需要的能量，太阳至少已经闪耀了几亿年。由于开尔文在科学界的巨大权威及其在理论物理学方面的造诣，达尔文对自己的估算结果产生了深深的怀疑，在他最后一版的《物种起源》中，他删去了所有对时间尺度的提法。在1869年写给自然选择理论的另一位发现者华莱士的信中，达尔文抱怨说，开尔文关于世界年龄的观点是他最烦恼的事情之一。</p>
<p>今天我们知道，实际上开尔文勋爵的观点是错误的，达尔文的想法更接近真实情况。根据对陨石的放射性测量，太阳的年龄约为46亿年。不过这也说明，在19世纪的时候，科学界已经达成了一种共识，任何领域的研究结果都必须要受制于基础物理学定律。开尔文所没有想到的是，当时人们对于物质结构的理解还仅限于原子-分子的层次，而支持太阳发光的能源恰恰来自更深层的结构，因此对于太阳发光理解，还必须有赖于基础物理学的进一步发展。</p>
<p><strong>2.  放射性的短暂迷局</strong></p>
<p>理论物理学家和地理学家、生物教学之间的争论在1896年出现了转机，在前一年，德国科学家伦琴发现了X射线，在这一年，法国科学家贝克勒尔在试图研究X射线的过程中发现了天然放射性——某些物质（比如铀盐）能够使照相底板感光，这种“放射性”来自原子核内的转变，1903年，皮埃尔·居里和他的年轻助手拉波尔德注意到，同样具有放射性的镭盐可以持续的产生热量，通过实验结果知道，每克纯镭每小时可以产生100卡的热量。这些发现让物理学家们逐渐明白了一个事实：一种此前没有注意到的能源被发现了。威廉·威尔逊和达尔文的第二个儿子乔治·达尔文（他是一位天文学家家兼生物学家）立刻提出来放射性可以作为太阳发光的能源。</p>
<p>正在蒙特利尔的麦克吉尔大学担任物理学家教授的卢瑟福也发现放射性元素伴随着α衰变也会放出大量的热量，在1904年，他宣称：</p>
<p>“能够释放大量热能的放射性元素的发现，延长了地球上可能存在生命的时间期限，使得地理学家和生物学家们所提出的进化过程所需要的时间可以得到满足。”</p>
<p>放射性元素的发现把理论物理学家不再纠缠引力能的计算，开始考虑来自原子核内部的能量。不过天文观测发现，在太阳的主要成分是最简单的氢、氦元素，中并不存在数量巨大的放射性物质。而且对于大量恒星的观测表明，恒星释放的能量与其温度直接相关，而放射性元素释放能量的多少和温度并没有任何关系。但理论学家们来不及为这个问题担忧，因为20世纪初迅猛发展的物理学让他们迅速找到了太阳发光的正确答案。</p>
<p><strong>3. 爱丁顿的核聚变假说</strong></p>
<p>1905年，正在苏黎世专利局工作的爱因斯坦从他的狭义相对论推导出了著名的质能关系E=mc2（E代表能量，m代表质量，c代表光速），这个简洁有力的公式至今无数人为之着迷。它将质量包括进了物理学最为“放之四海而皆准”原理——能量守恒原理之中。但它和太阳发光有什么关系呢？</p>
<p>1919年，理论天文学家罗素（这是个美国人，不是法国哲学家罗素）总结了天文学中关于恒星能源的研究线索，他指出，最重要的线索应该是恒星内部异常的高温。1920年英国的物理学家兼化学家阿斯顿（F.W.Aston）发现了解决这个问题最重要的实验线索，他在寻找氖元素的同位素时，对许多原子的质量做了最精密的测量，其中就包括氢和氦这两种太阳里最常见的元素。他发现含有两个中子两个质子的氦原子的质量要比四个只含有一个质子的氢原子质量要轻一点儿。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/英国天文学家爱丁顿.jpg"><img class="alignleft size-full wp-image-35239" title="aidingdun" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/英国天文学家爱丁顿.jpg" alt="" width="152" height="200" /></a>杰出的天文学家爱丁顿爵士立刻意识到了阿斯顿测量结果的重要性，就在同一年爱丁顿向英国科学促进会做了一个报告，指出基于阿斯顿的测量结果，通过将氢元素转变为氦元素，根据爱因斯坦的质能关系，这可以支持太阳发光。通过氢燃烧变成氦，损失大约0.7%的质量，原则上，太阳可以燃烧……1000亿年！（当代进一步的计算结果是100亿年）这是个令人惊异的结果，大大超出了此前关于太阳年龄的任何估计。</p>
<p>而爱丁顿以他同样令人惊异的预见，提出了这种“恒星能源”与将来人类社会的关系：</p>
<p>“既然恒星能够自由控制这种亚原子的能源保持长期有效运转，那么看来离人类能够控制这种潜在的能量以满足人类的福利又进了一步……”</p>
<p>这个“可控核聚变”之梦，在能源危机频发的今天显得更加可贵，目前正在法国建造的国际热核聚变实验堆（ITER）正是爱丁顿之梦的现实版，据乐观估计，30～50年后，人类可以用上这种“恒星能源”。</p>
<p><strong>4. 我们都是星星的孩子</strong></p>
<p>爱丁顿爵士提出“核聚变”的时候，这还仅仅是一个假说，究竟如何实现这种聚变还没有人知道。而且从经典物理来说，氢原子核（也就只质子）本身带有正电荷，同样的电荷靠近时，根据平方反比关系的库仑定律，两者之间的排斥力会趋向于无限大，“聚变”根本就不可能实现。不过这个“不可能”随着描述微观世界的量子力学的进展逐渐变成了“可能”。</p>
<p>1928年，在德国哥廷根大学工作的苏联乔治·伽莫夫（Gamow）提出了“伽莫夫因子”，指出当两个带同样电荷的粒子在靠得足够近的时候，存在一定的几率可以克服库仑势垒结合在一起，把它们拉在一起的是强作用力（一种不同于引力和电磁力的新作用力），用这个伽莫夫因子可以很好的解释放射性衰变的速率。十年之后，已经逃离苏联到美国定居的伽莫夫和他的学生泰勒又把伽莫夫因子应用到在恒星内部高温条件下可能存在核反应上，计算的结果让他们相信，恒星内部确实存在极其高的温度。</p>
<p>1938年，冯·魏扎克发现了一个核反应循环链，以碳元素为催化剂，通过碳-氮-氧的连续反应，可以把4个氢核合成为氦核（现在成为CNO循环），只可惜他没有能够计算出这个反应的产能速率，也没有得出这个反应所需要的温度。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/核物理学家贝特.jpg"><img class="alignleft size-full wp-image-35236" title="bethe" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/核物理学家贝特.jpg" alt="" width="162" height="225" /></a>太阳发光问题的最终解决是由贝特（Bethe）来完成的。贝特是一位资深的核物理学家，他所撰写的三篇关于当时已知的核物理知识的评论分析被他的同事们称之为“贝特圣经”。良好的核物理学训练为他解决恒星能源之谜奠定了坚实的基础。1938年4月伽莫夫在华盛顿组织了一个关于恒星内部结构的小型研讨会， 在这个会议上，天体物理学家们列出了他们已经知道的关于恒星的知识，贝特发现，尽管天文学家们还不知道恒星能源的具体知识，只是基于能源来自恒星中心（附近）的假设，他们已经得到非常好的结果。在这次会议之后仅仅过了6个月，贝特就完成了恒星内部氢元素燃烧成为氦元素的基本核物理过程。</p>
<p>贝特提出了“质子-质子链反应”，这种反应过程是太阳或者较小质量的恒星能量的主要来源，而冯·魏扎克所发现的“CNO循环”，则在比太阳更大质量的恒星中占据主导。第二次世界大战结束之后的二十年中，一批杰出的物理学家和天体物理学家如福勒、霍伊尔等，纷纷投入到恒星核反应的工作中，对贝特理论进行了完善。 </p>
<p>太阳如何发光——恒星核反应理论是现代天文学最重要的成就和基础之一，有了它，科学家们就可以出发解释更多的恒星、星系，以及整个宇宙的演化历史。在恒星这个核反应“熔炉”中，把最初的氢这两种简单的元素进行加工，锻造出来元素周期表中各种元素，才有了我们所看到的这个缤纷的五彩世界——我们都星星的孩子。</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/猎户座星云（局部）。星云中的白色发亮处是新的恒星正在其中诞生。.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-35241" title="liehuzuo" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/猎户座星云（局部）。星云中的白色发亮处是新的恒星正在其中诞生。.jpg" alt="" width="450" height="465" /></a></p>
<p>（图：猎户座星云（局部）。星云中的白色发亮处是新的恒星正在其中诞生。）</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/03/猎户座星云（局部）。星云中的白色发亮处是新的恒星正在其中诞生。.jpg"></a></p>
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		<title>月球车进化论</title>
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		<pubDate>Sat, 06 Feb 2010 00:00:24 +0000</pubDate>
		<dc:creator>老孙</dc:creator>
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		<description><![CDATA[在2009年1月20日，奥巴马总统的就职典礼上，一位机器人宇航员“引导”着一辆月球车款款走过，吸引了人们的目光。月球车在这里出现，不是偶然的。那个举目可见而又遥远的世界，40年前美国首先实现了载人登月，如今又再度成为国际竞争的焦点，而能够让宇航员轻松工作的月球车，体现了各国的科技实力。和其他技术一样,月球车也在不断地进化中……]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：老孙</p>
<p><strong>月球车进化论</strong><strong></strong></p>
<p>在2009年1月20日，奥巴马总统的就职典礼上，一位机器人宇航员“引导”着一辆月球车款款走过，吸引了人们的目光。月球车在这里出现，不是偶然的。那个举目可见而又遥远的世界，40年前美国首先实现了载人登月，如今又再度成为国际竞争的焦点，而能够让宇航员轻松工作的月球车，体现了各国的科技实力。和其他技术一样,月球车也在不断地进化中……<span id="more-32847"></span></p>
<p><strong>一、敞篷车的辉煌岁月</strong><strong></strong></p>
<p>“飞向宇宙，浩瀚无垠！”这是迪斯尼乐园的英雄“巴兹光年”的口头禅，这个所向披靡太空英雄不知道征服了多少青少年甚至成年人，燃起他们的太空之梦。不过“巴兹光年”的原型——“阿波罗11号”登月舱驾驶员巴兹·奥尔德林在40年前和指令长尼尔·阿姆斯特朗一起登上月球时，可没有这么风光。由于缺少代步工具，两位“地球来客”只能穿着84公斤的笨重宇航服在月面上蹒跚行走，虽然月面的重力只有地球的六分之一，但这款由21层面料构成的臃肿的衣服还是给他们的行走带来很大不便，而且所携带的生命维持系统最多能够支持4个小时。于是就有了我们在历史影片中看到阿波罗计划的宇航员们在月球上可笑的行走方式：要么小心翼翼地挪动，要么“跳跃式”前进。笨重的宇航服再加上科学考察设备和采集的月球土壤和岩石样本，这些“重担”给头几批登上月面的宇航员造成了很多困难和危险。</p>
<p>看到这里，聪明的读者一定想到，宇航员们为什么不带辆汽车去月球呢。美国航天计划的“总设计师”，后来担任马歇尔航天中心主任的冯·布劳恩也想到了这一点，早在1950年代冯·布劳恩和惠普尔等航天时代开创者在《克林周刊》（Collier’s Weekly）上发表了一系列的“科幻”文章，“畅想”了将来在月球、火星探索中所需要的种种技术（这一系列文章成为迪斯尼最早的太空探索电影所依据的脚本），其中就包括月球车（Lunar Rovering Vehicle）。</p>
<p>“阿波罗计划”使用的“月球漫游车”是一款4轮车，自1969年5月开始研制，由波音公司承包（通用汽车公司旗下的Delco公司作为次级承包商参与研制），耗资3800万美元，共制造出来4辆。这款车长3米，宽2米，高1米，大小和今天的大众甲壳虫汽车差不多。空车重量209公斤，加上两名宇航员及设备时重量约为700公斤。。车上的通讯系统包括一架高增益的天线用来传输图片和数据，以及一架低增益的天线用于传输声音和电视信号。给月球车提供电力的是两个36伏的电池。在驾驶座位的中间有一台手柄，理论上说两位宇航员都可以驾驶这辆车，不过习惯上都是由指令长进行驾驶。</p>
<p>月球车每个轮子都有独立的四分之一马力（200瓦）的电动马达和刹车，在月面行驶的速度为每小时10~12公里。独立马达保证即时某个轮子的驱动发生故障，月球车仍然能够进行转弯。进行冗余设计是美国宇航局的首要原则，这种设计也将月球车的掉头半径缩小到了3米。这款月球车可以爬上25度的陡坡，最远可以开出67公里，不过为了安全起见，宇航员的活动范围不超过10公里，这样万一月球车出了故障，他们还可以在生命维持系统失效前步行回到登月舱。月球车的首次使用是在“阿波罗15号”任务中。</p>
<p>阿波罗15号原本的计划是和前几期登月相同的任务，但在1970年9月2日美国宇航局突然宣布取消了阿波罗18号及其之后的登月计划，将阿波罗15、16、17号从H类任务（即在登陆地点附近进行有限活动）改为J类任务（在月面停留时间更长，并使用月球车等更新的装备进行更多的科学考察）。月球车的使用极大的扩大了宇航员的活动范围，从而得到更好的科学结果。</p>
<p>1971年7月31日，也就是阿波罗15号登上月球的第二天，载人月球车第一次使用。指令长大卫·斯科特（David Scott）驾驶月球车和登月舱驾驶员詹姆斯·艾尔文（James Irwin）一起前往3公里外的Elbow环形山考察并采集样本，然后再到另一处地点哈得利山考察，然后驱车返回登月舱。第二次前往哈得利山考察时，艾尔文发现了著名的“创世纪之石”（Genesis Rock，或者叫起源石），这块斜长岩是在另一块大石头上发现的，后来的分析证实它应该是在太阳系形成初期就生成了，其年龄至少有40亿年。在离开月球之前，斯科特在月面上做了自由落体时间，将一根羽毛和地质锤同时放开，由于月面上没有空气阻力，二者同时落地，这是四百年前伽利略已经从理论上证实的。不料在斯科特打算弯腰捡起这根羽毛的时候，艾尔文一脚踩过，于是这根“具有重要意义的”羽毛就永久地留在月球上了。</p>
<p>斯科特和艾尔文在月面逗留三天，舱外活动18小时37分，驱车行进27公里，收集了约77公斤月岩。有了月球车，宇航员们就轻松多了，斯科特甚至说：“我真想坐下来玩一会儿石头，这些闪闪发亮的小石头真是可爱极了。”阿波罗15、16、17号所完成的科学考察任务，包括收集的月岩数量，都远远超过前几次。这三台月球车永远地留在月球上，成为“月球博物馆”的一部分。最近，印度的“月船一号”卫星和美国的LCROSS卫星都发现了阿波罗</p>
<p>计划留下地月球车的活动遗迹，也让所谓的“登月骗局”的谣言彻底破灭。</p>
<p>在上个世纪的美苏太空争霸中，苏联也不示弱，并成功地赶在美国月球车之前将两台无人驾驶月球车成功送上月球，分别称为“月球车1号、2号”（Lunokhod 1、2）。</p>
<p>月球车1号搭载在“月球17号”上于1970年11月17日在月面雨海地区着陆，这是第一次在地球上另一个世界上的机器人进行远程控制。而这辆月球车的外形像个圆桶，上面有一个凸起的盖子，车下面是8个轮子，每个轮子也都是独立控制。车上的装备包括一架锥形天线、一个高精度定向的螺旋天线、四台电视摄像机，以及一些用来测量月壤密度和物理、化学特征的设备。在凸起的盖子下面是太阳能电池。天线负责将月面上的状况传送给莫斯科一个五人小组，由他们远程操控月球车的下一步行动。</p>
<p>这台月球车长2.2米，宽1.6米，重756公斤。月球车1号一共运行了十一个月（只能在月亮上的白天进行工作），一直到1978年10月4日才宣告终止，这一天是苏联发射第一颗人造卫星的日子。它一共行进了10公里，传回两万多幅电视图片和超过200幅全景照片。车上装载的X射线望远镜观测了太阳的X射线波段，而激光器则用来进行地球距离的测定试验。</p>
<p>1973年1月15日，月球车2号由“月球21号”搭载降落在澄海地区。这台月球车比1号稍重，达到840公斤，长1.7米，宽1.6米，高1.35米。它有两种速度模式，每小时1公里或2公里。为了防止月球车在月球上漫长的夜里被超级低的温度冻坏，车上携带了同位素热源，利用破钋元素的衰变提供能量，保持月球车的温暖。不过在当年6月4日这项任务宣告结束，苏联方面没有公布原因，一般认为可能是由于5、6月间的月球上漫长夜晚的寒冷导致月球车失灵。</p>
<p><strong>二、重返月球竞争中的豪华车时代</strong><strong></strong></p>
<p>美苏太空争霸时代两国更看重宇航员登陆月球的政治意义，能够实现月面采样已经足够了。不过今天的形势已经大不相同，月球上丰富的核聚变原料成为各国追求的目标，于是“探月俱乐部”重新兴起，各主要国家纷纷加入到探月的行列中来，美国更是雄心勃勃地提出不但要在2020年“重返月球”，而且要建立月球基地，实现在月球上永久驻扎，并以月球为跳板对更深处的宇宙进行探索，比如派宇航员前去探索火星。</p>
<p>在月球表面开车可不是件容易的事情，即使阿波罗计划中几小时的短途旅行，也需要宇航员在沙漠中的模拟地形上联系几个月才能通过“路考”，因为月面情况实在是太特殊了。月球表面重力只有地球的六分之一，且布满一层松软的土壤，这让车辆的行进效率大打折扣。月面的崎岖不平对车辆的轮子、底盘设计形成重重障碍，转弯、爬坡是寻常事，月亮上面，安全第一。月亮上一天等于地球上的一个月，温差变化达到300多度，“白天”阳光炙烤，夜晚严寒能冻坏石头，这就对车辆的材料提出了高难度的要求。阿波罗计划的月球漫游车采用的就是以钢琴线保持弹力的网眼式轮胎。</p>
<p>月球基地意味着更为繁重的劳动，为此美国宇航局特地设计了“月球载重车”（lunar truck）。这种车辆与阿波罗计划中的漫游车一样，也是敞篷车，宇航员需要身着宇航服才能驾驶。载重车说白了就是用来运送大宗货物，为了满足月球基地建设的要求，美国宇航局还打算在车上附加其他设备，如铲车或者起重机。载重车将有6个轮子，每个轮子有两个轮胎。这种突破传统的“六轮设计”已经在火星车运行中得到了检验，即使其中一个轮子出现故障，另外5个轮子仍然具有优越行动能力。轮子本身可以实现360度独立旋转，这种设计赋予载重车前所未有机动性能，可以向任何一个方向前进。为了适应不同的地形，载重车的底盘可以降低或者升高，设计的举力可以达到2吨，未载货是的速度可以达到25公里/小时。</p>
<p><a rel="attachment wp-att-32849" href="http://songshuhui.net/archives/32847.html/moon-car"><img class="aligncenter size-full wp-image-32849" title="moon car" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2010/01/moon-car.jpg" alt="moon car" width="446" height="353" /></a></p>
<p>月球载重车已经由设在休斯敦的约翰逊航天中心设计出原型，并在模拟月球场地上进行试验。</p>
<p>美国宇航局的另外一款新产品则着眼于驻扎月球的宇航员的舱外活动，即“小型充压漫游车”（Small Pressurized Rover），由于不再是敞篷，密封的舱室使得宇航员在驾驶这种车辆时不需要再穿着宇航服。这种漫游车的长宽高均逾4米，重量可达4吨，载重也相当，最多可以在乘坐4名宇航员的情况下保证3天的连续活动。这意味着一辆充压漫游车其实就是一个小型的工作站，其活动范围可达240公里，并不比载重车差。</p>
<p>漫游车里有一个小型浴室，装有喷雾喷头可以用海绵擦身。每个宇航员都有自己的私人空间，用帘子隔开。不过食物只有泡面等方便食品，因为车里没有厨房。在亚利桑那沙漠中进行模拟检验时，宇航员格哈特甚至认为这种漫游车象航天飞机一样舒服。由于人性化的接口设置，宇航员可以不经过减压或加压装置而直接进入月球基地或进入宇航服，这一点一定会让阿波罗计划的宇航员羡慕不已。</p>
<p>除了载人月球车，美国宇航局也在发展无人驾驶的月球车，也就是可以在月面自动工作的机器人，如ATHLETE。这也是一种六轮机器人，第一代原型直径大于4米，设计者希望它可以在相当广大的地区快速滚动或者行走，最终目标则是设计一套可以与其他专门仪器相结合或加载的多目标系统。ATHLETE的载重能力约450公斤，多个机器人相匹配的结果可以产生更大的运输能力。</p>
<p>印度太空研究组织也发表了一款遥控无人月球漫游车，计划在2013年由“月船二号”携带在月面着陆。这款漫游车采用俄式设计，重58公斤，六轮驱动，将在月面极地附近进行为期约一年的科学考察，其行使速度约为每小时5.7公里，活动范围可达方圆150公里。</p>
<p>其实，不仅美国、俄罗斯、欧盟、日本、印度等国提出了自己的月球车模型，就连许多民间机构也不甘寂寞，比如谷歌公司就拿出了2000万美元设立“谷歌月球X大赛”，鼓励民间团体或公司自行设计月球车，能够在月面着陆并拍照后还能行进500米，便可以获得大奖。目前为止已经有约20支队伍参赛，提出了各种富有想象力的设计理念和模型。</p>
<p><a href="http://www.googlelunarxprize.org/">http://www.googlelunarxprize.org/</a></p>
<p><a href="http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/8/222637.shtm">http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/8/222637.shtm</a></p>
<p><strong>三、中国月球车的精彩亮相</strong><strong></strong></p>
<p>作为新兴的航天大国，中国自然不会缺席“探月俱乐部”，嫦娥一号月球探测卫星成功完成第一阶段任务之后，实现在月球的软着陆已经成为近在眼前的目标。2005年3月中国探月工程二期计划规定的月球车各项技术参数出台，由全国范围内科研院校进行竞争招标。</p>
<p>上海航天局联合国内数十家科研机构研制的六轮摇臂式MR-2型月球车早已经公开亮相。哈工大、北航等院校也纷纷推出自助设计的月球车，据国家航天局透露目前已经收到月球车模型几十种。</p>
<p>MR-2型月球车又称“月面巡视探测器”长、宽、高分别为1.2米、0.8米和1.5米，重200公斤，采用六轮摇臂式行走系统，可以跨越30度斜坡，行进速度每小时100米，遇到较大的石块或陨石坑的时候，还会自动选择绕行。不过这款样机尚有一些关键技术正在紧张攻关，如在极端温差下的安全性、漫长“月夜”中的能源供应、防止月面无处不在的尘埃、防止宇宙射线的危害等问题。</p>
<p>2011年底将会由“嫦娥三号”卫星携带月球车登陆月球，月球车将在月面工作3个月，主要任务是对月面土壤进行采样和自动分析。与苏联的无人月球车一样，中国月球车也将采用核同位素衰变作为能源来保证“月夜”中温度降低不会损害月球车的性能。此前的月球车试验已经证实，在微重力下月面大量的尘埃会磨损仪器。目前的计划是利用美国科学家提出的“磁场过滤”的设想，利用磁场吸附空气中的尘埃微粒，防止故障产生。</p>
<p>不过到目前为止尚未确定采用哪一款月球车。竞争正在实验室中激烈展开。</p>
<p><strong>四、未来的月球车</strong><strong></strong></p>
<p>随着人类重返月球并开始建设永久性的基地，开始向月球移民，新一代的月球车也将出现。由于月球上没有空气，普通的车辆无法在月球上使用，只能以电动车为主，或者使用火箭等工具。随着月球基地的建设，“月球社会”的壮大，将会产生各种专门用途的月球车，与今天我们的交通工具相对比，可以想象未来的月球交通工具的样子。</p>
<p>最轻便的月球车应该是“月球摩托”，只供一个人乘坐。为了在月面上安全行驶，它应该有3个轮子，由于它是暴露式的，驾驶人员必须身穿宇航服。这种轻便的车辆主要用于月面近距离往返或太阳能电站检修之用。</p>
<p>月球上的火箭单座车，没有轮胎，靠火箭喷射，在月面上作跳跃式前进。由于月面重力很小，这种单座车适用于两地间的快速移动，或者往返于月球和地球的轨道空间站之间。</p>
<p>双座多用途高性能小型月球车，它能连续行驶近百公里，适合中短途旅行，有4个网眼式轮胎，以燃料电池为电源，采用更换钢瓶的方式来补充燃料。</p>
<p>客货两用月球车能乘坐6人，并载物500公斤，能连续行驶180公里，它也采用密封式，有2条履带。它除了用于探测外，还可以在各设施之间运送那些没有穿宇宙服的人员和小动物。</p>
<p>月球拖挂车则由集装箱台车咝癵引车两部分构成，用于运送物资。它以太阳能电池为动力，也可以同时使用燃料电池，这样便可以日夜兼程地在月面工作。</p>
<p>月球轨道巴士又称“滑轮着陆舱”，它一旦离开月球轨道，就以低角度进入月面，在全长100公里的跑道上以时速500公里像雪橇一样滑行着陆，约2分钟后便可停止了。</p>
<p>月面轨道巴士，由于月面岩石坚硬，可能不适合建在地铁，那么用坚固安全的材料建造的地面轨道交通将成为大众出行的主要方式。月面轨道巴士比地铁更为便捷迅速，不过因为要保证安全，造价也会非常高昂。</p>
<p>还有一种中型月球探险车，装有高性能的聚光灯、高灵敏度的通信测位天线、监视摄像机和探测雷达，在月球上漆黑的夜间也可行驶。这种车为轮胎式，还能作为临时月球站来使用。</p>
<p>以上种种月球车，都还在开发研制当中。但是人类一旦踏上月球，在上面建立基地、开采资源，以至在月球上开展旅游业，建设月球城，这些未来的月球车一定会在人们面前出现，还可能有更新颖奇特的车出现。到那时，人类乘上月球车，实现了漫游月球的理想。</p>
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		<title>本周日上海天文台精彩讲座</title>
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		<pubDate>Fri, 24 Jul 2009 15:28:55 +0000</pubDate>
		<dc:creator>老孙</dc:creator>
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		<description><![CDATA[希腊天文学家带你畅游过去未来（现场口译：神秘害羞松鼠某某） Astronomy，from the past to the future. 海底不仅藏着美丽的人鱼公主，还藏着古代的科学与文化。7月22日N百年一遇的长江大日食遭遇N百年一遇日食雨，公众与天文爱好者们大多没能目睹黑太阳，让人扫兴。当天的《铿锵三人行》里许子东说，当他看到日食预报分秒不差的时候，他就信了科学家。如果真的这么简单的话，那么从古希腊的时候迷信就应该消失了，因为两千多年前，古希腊就发明了"超级天文计算机"！ 话说108年前，潜水员将它从海底轻轻捞起，等待108年后，科学家才得以进入它的内心--它不仅仅可以显示星空升落，更能摹拟最为复杂的月球运动，从而预报日月食，甚至古典奥运会何时举行也是由它来产生的......具体的故事，还是请这位希腊来的教授告诉你他古代同胞的绝世之作吧。 第一讲 亚里士多德大学天文学教授 John Hugh Seiradakis： "安提基希拉装置：海洋深处发现的古代计算机" 正在"火星人"（Mars500）结束105天密封实验出仓之际，美国开始热热闹闹地庆祝阿波罗登月40周年。然而，美国多位人士坚持批评美国载人航天不应该止步于月球，应该探索更高更远的"新边疆"。尽管美国宇航局（NASA）最近在预算上遭到一次打击，但它与欧洲空间局（ESA）仍然是当前航天界最牛的，它们的研究探索举世瞩目。 第二讲 亚里士多德大学天文学教授Thanasis Ecoconmus "火星和土星探测任务；NASA/ESA大型天文台" 时间：2009/7/26日，下午两点； 地点：上海天文台（南丹东路80号）三楼报告厅； 交通：地铁一号线徐家汇站，8号出口，走到南丹东路右转； 语言：主讲人用英语，神秘松鼠担任现场口译。 &#160;]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：老孙</p>
<p><img class="alignleft size-medium wp-image-59268" title="宇宙" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2009/07/2173387_094118093_2-220x300.jpg" alt="" width="220" height="300" />希腊天文学家带你畅游过去未来（现场口译：神秘害羞松鼠某某）<br />
Astronomy，from the past to the future.</p>
<p>海底不仅藏着美丽的人鱼公主，还藏着古代的科学与文化。7月22日N百年一遇的长江大日食遭遇N百年一遇日食雨，公众与天文爱好者们大多没能目睹黑太阳，让人扫兴。<a href="http://www.tudou.com/programs/view/anmG8BgwmEM/">当天的《铿锵三人行》</a>里许子东说，当他看到日食预报分秒不差的时候，他就信了科学家。如果真的这么简单的话，那么从古希腊的时候迷信就应该消失了，因为两千多年前，古希腊就发明了"超级天文计算机"！</p>
<p><span id="more-17041"></span>话说108年前，潜水员将它从海底轻轻捞起，等待108年后，科学家才得以进入它的内心--它不仅仅可以显示星空升落，更能摹拟最为复杂的月球运动，从而预报日月食，甚至古典奥运会何时举行也是由它来产生的......具体的故事，还是请这位希腊来的教授告诉你他古代同胞的绝世之作吧。</p>
<p><strong>第一讲 亚里士多德大学天文学教授 <a href="http://www.astro.auth.gr/~jhs/">John Hugh Seiradakis</a>：</strong></p>
<p><strong>"安提基希拉装置：海洋深处发现的古代计算机"</strong></p>
<p>正在"<a href="http://www.esa.int/SPECIALS/Mars500/">火星人"（Mars500）结束105天密封实验</a>出仓之际，美国开始热热闹闹地庆祝阿波罗登月40周年。然而，美国多位人士坚持批评美国载人航天不应该止步于月球，应该探索更高更远的"新边疆"。尽管美国宇航局（NASA）最近在预算上遭到一次打击，但它与欧洲空间局（ESA）仍然是当前航天界最牛的，它们的研究探索举世瞩目。</p>
<p><strong>第二讲 亚里士多德大学天文学教授<a href="http://astro.uchicago.edu/home/web/economou/index.html">Thanasis Ecoconmus</a></strong></p>
<p><strong>"火星和土星探测任务；NASA/ESA大型天文台"</strong></p>
<p><strong>时间：2009/7/26</strong><strong>日，下午两点；</strong><strong></strong></p>
<p><strong>地点：上海天文台（南丹东路80号）三楼报告厅；</strong></p>
<p><strong>交通：地铁一号线徐家汇站，8号出口，走到南丹东路右转；</strong></p>
<p><strong>语言：主讲人用英语，神秘松鼠担任现场口译。</strong></p>
<p>&nbsp;</p>
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